CN218412840U - 电堆电压采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电堆电压采样装置，包括：第一采样电路、第二采样电路、第一电路和第二电路；本实用新型通过设置第一采样电路和第二采样电路直接测量真电池电压，设置第一电路和第二电路测量两者之间的假电池和集流板的电压，通过这样的设置，将假电池和集流板的电压测量与真电池的电压测量分开，保证了对两个电堆中真电池电压测量的准确性，避免了两个电堆之间的集流板和导线的电阻对电堆电压采样装置的测量结果产生负面影响。

Description

电堆电压采样装置

技术领域

本实用新型涉及电池电压测量设备技术领域，具体而言，涉及一种电堆电压采样装置。

背景技术

通常电堆由多片单电池组成，工作中需要保证多片单电池均具有良好的一致性，因此需要对电堆之间以及电堆内的单电池都进行电压测量，现有的电堆电压采样装置在采集两个电堆之间的电压时，因采集电路中存在集流板和导线，而集流板和导线的电阻会对电堆电压采样装置测量出的电压产生负面影响，造成电堆电压采样装置测量结果不准确的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电堆电压采样装置，以解决现有技术中采集两个电堆之间的电压测量结果不准确的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种电堆电压采样装置，包括：第一电堆，第一电堆包括第一真电池组、第一假电池组和第一集流板；第二电堆，第二电堆包括第二真电池组、第二假电池组和第二集流板；其中，第一真电池组、第一假电池组、第一集流板、第二集流板、第二假电池组和第二真电池组依次通过导线串联连接，形成电堆串联电路；第一采样电路，第一采样电路接入电堆串联电路，与第一真电池组中的任意一个真电池并联连接，以采集并联的真电池的电压；第二采样电路，第二采样电路接入电堆串联电路，与第二真电池组中的任意一个真电池并联连接，以采集并联的真电池的电压；第一电路，第一电路接入电堆串联电路，与第一假电池组的电流输入端电连接，第一电路与第一假电池组中的任意一个假电池并联连接，以采集并联的假电池的电压；第二电路，第二电路接入电堆串联电路，与第二假电池组的电流输出端电连接，第二电路与第二假电池组中的任意一个假电池并联连接，以采集并联的假电池的电压。

进一步地，第一电路采用CVP单电池电压采集装置。

进一步地，第二电路采用CVP单电池电压采集装置。

进一步地，第一采样电路和第二采样电路均采用CVP单电池电压采集装置。

进一步地，第一采样电路为多个，每一个第一采样电路分别接入电堆串联电路，并分别与第一真电池组中的一个真电池并联连接；第二采样电路为多个，每一个第二采样电路分别接入电堆串联电路，并分别与第二真电池组中的一个真电池并联连接。

进一步地，第一电路和第二电路均为多个，每一个第一电路分别与一个第一假电池组中的一个假电池并联连接；每一个第二电路分别与一个第二假电池组中的一个假电池并联连接。

进一步地，第一假电池组包含的假电池数量少于10个。

进一步地，第二假电池组包含的假电池数量少于10个。

进一步地，第一电堆和第二电堆均为燃料电池电堆。

进一步地，电堆电压采样装置还包括单片机，第一采样电路、第二采样电路、第一电路和第二电路分别与单片机电连接。

应用本实用新型的技术方案，提出一种电堆电压采样装置，包括：第一电堆，第一电堆包括第一真电池组、第一假电池组和第一集流板；第二电堆，第二电堆包括第二真电池组、第二假电池组和第二集流板；其中，第一真电池组、第一假电池组、第一集流板、第二集流板、第二假电池组和第二真电池组依次通过导线串联连接，形成电堆串联电路；第一采样电路，第一采样电路接入电堆串联电路，与第一真电池组中的任意一个真电池并联连接，以采集并联的真电池的电压；第二采样电路，第二采样电路接入电堆串联电路，与第二真电池组中的任意一个真电池并联连接，以采集并联的真电池的电压；第一电路，第一电路接入电堆串联电路，与第一假电池组的电流输入端电连接，第一电路与第一假电池组中的任意一个假电池并联连接，以采集并联的假电池的电压；第二电路，第二电路接入电堆串联电路，与第二假电池组的电流输出端电连接，第二电路与第二假电池组中的任意一个假电池并联连接，以采集并联的假电池的电压。本实用新型通过设置第一采样电路和第二采样电路直接测量真电池电压，设置第一电路和第二电路测量两者之间的假电池和集流板的电压，通过这样的设置，将假电池和集流板的电压测量与真电池的电压测量分开，保证了对两个电堆中真电池电压测量的准确性，避免了两个电堆之间的集流板和导线的电阻对电堆电压采样装置的测量结果产生负面影响。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例提供的电堆电压采样装置的内部结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一电堆；11、第一真电池组；12、第一假电池组；13、第一集流板；

20、第二电堆；21、第二真电池组；22、第二假电池组；23、第二集流板；

30、第一采样电路；

40、第二采样电路；

50、第一电路；

60、第二电路；

70、导线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种电堆电压采样装置，包括：第一电堆10，第一电堆10包括第一真电池组11、第一假电池组12和第一集流板13；第二电堆20，第二电堆20包括第二真电池组21、第二假电池组22和第二集流板23；其中，第一真电池组11、第一假电池组12、第一集流板13、第二集流板23、第二假电池组22和第二真电池组21依次通过导线串联连接，形成电堆串联电路；第一采样电路30，第一采样电路30接入电堆串联电路，与第一真电池组11中的任意一个真电池并联连接，以采集并联的真电池的电压；第二采样电路40，第二采样电路40接入电堆串联电路，与第二真电池组21中的任意一个真电池并联连接，以采集并联的真电池的电压；第一电路50，第一电路50接入电堆串联电路，与第一假电池组12的电流输入端电连接，第一电路50与第一假电池组12中的任意一个假电池并联连接，以采集并联的假电池的电压；第二电路60，第二电路60接入电堆串联电路，与第二假电池组22的电流输出端电连接，第二电路60与第二假电池组22中的任意一个假电池并联连接，以采集并联的假电池的电压。

本实用新型提供的电堆电压采样装置，通过设置第一采样电路30和第二采样电路40直接测量真电池电压，设置第一电路50和第二电路60间接测量两者之间的假电池和集流板的电压，通过这样的设置，将假电池和集流板的电压测量与真电池的电压测量分开，保证了对两个电堆中真电池电压测量的准确性，避免了两个电堆之间的集流板和导线的电阻对电堆电压采样装置的测量结果产生负面影响。

需要说明的是，第一采样电路30、第二采样电路40、第一电路50、第二电路60均采用本领域技术人员在测量电堆电压时常用的电路测量设备，例如：CVP(Cell VoltagePickup)单电池电压采集装置，实现了与被测对象两端并联连通即可读出此时测量出的电压值，更加便捷与方便。

具体地，第一电路50采用CVP单电池电压采集装置。采用CVP(Cell VoltagePickup)单电池电压采集装置，可以实时检测第一假电池组12中的任意一个假电池是否具有良好的一致性。

具体地，第二电路60采用CVP单电池电压采集装置。采用CVP(Cell VoltagePickup)单电池电压采集装置，可以实时检测第二假电池组22中的任意一个假电池是否具有良好的一致性。

具体地，第一采样电路30和第二采样电路40均采用CVP单电池电压采集装置。采用CVP(Cell Voltage Pickup)单电池电压采集装置，可以实时检测第一真电池组11中的任意一个真电池和第二真电池组21中的任意一个真电池是否具有良好的一致性。

需要说明的是，在本实用新型的一个具体实施例中，第一电路50、第二电路60、第一采样电路30和第二采样电路40均采用CVP单电池电压采集装置；CVP单电池电压采集装置采样结果精确，对多个电池堆的电压检测有着非常重要的价值。

第一采样电路30为多个，每一个第一采样电路30分别接入电堆串联电路，并分别与第一真电池组11中的一个真电池并联连接；第二采样电路40为多个，每一个第二采样电路40分别接入电堆串联电路，并分别与第二真电池组21中的一个真电池并联连接。通过设置多个第一采样电路30和第二采样电路40，可以对第一真电池组11和第二真电池组21中的所有真电池进行单独检测，检测真电池电压的检测结果更加精确。

第一电路50和第二电路60均为多个，每一个第一电路50分别与一个第一假电池组12中的一个假电池并联连接；每一个第二电路60分别与一个第二假电池组22中的一个假电池并联连接。通过设置多个第一电路50和第二电路60，可以对第一假电池组12和第二假电池组22中的所有假电池进行单独检测，对于假电池的检测结果更加精确。

需要特殊说明的是：本实用新型中提出的电堆电压采样装置在实际测量电堆的电压时，会综合多个第一采样电路30、多个第二采样电路40、多个第一电路50以及多个第二电路60的采样结果，汇总计算出被测电堆的电压，即实现了对于被测电堆中单一真电池或假电池的电压测量，又实现了多个串联的真电池和/或多个串联的假电池的电压测量。

具体地，第一假电池组12包含的假电池数量少于10个。

具体地，第二假电池组22包含的假电池数量少于10个。

值得注意的是，第一假电池组12和第二假电池组22包含的假电池数量在实际条件下会根据实际要求相应调整，即第一假电池组12和第二假电池组22包含的假电池数量也可以多于10个。

第一电堆10和第二电堆20均为燃料电池电堆。燃料电池电堆是一种以氢为最佳燃料不经过燃烧过程而直接以电化学反应的方式，将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的高效能量转换发电装置。它不经过热机过程，不受卡诺循环的限制，实际能量转换效率高达50％至80％。质子交换膜燃料电池，是继碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池之后发展起来的第五代燃料电池，其具有工作温度较低、启动时间短、功率密度高，负载响应快、无电解液流失等特点。

如图1所示，第一电堆10和第二电堆20的正负极之间使用导线70进行串联，即第一集流板13通过导线70与第二集流板23进行串联。

需要特殊说明的是：本实用新型中提出的第一电堆10和第二电堆20，是为了区分不同的电堆提出的命名概念，即在实际检测中，实际需要检测的任意两个串联的电堆，均可以分别命名为第一电堆10和第二电堆20。

电堆电压采样装置还包括单片机，第一采样电路30、第二采样电路40、第一电路50和第二电路60分别与单片机电连接。单片机根据第一采样电路30、第二采样电路40、第一电路50和第二电路60采集到的电压数据计算电堆内部各处的电势差；

单片机包括A/D转换芯片和计算芯片；A/D转换芯片用于将第一采样电路30、第二采样电路40、第一电路50和第二电路60采集到的电压数据从电信号转换成数字信号，并传输至计算芯片，计算芯片根据数字信号计算出电堆内部各处的电势差。

需要说明的是：如图1所示，U1、U2、U3、U4和U5分别代表连接在相应位置的CVP单电池电压采集装置显示的电压数值；通常电池堆内一个真电池或假电池的电压是由与其并联的相邻两个CVP单电池电压采集装置显示的电压的差值计算得出，例如，U2-U1的值为设置在其之间的真电池的电压数值，U3-U2的值为设置在其之间的真电池的电压数值；

在实际测量时，U4-U3的值不能直接认为是两者之间的实际电势差，因为多个假电池、第一集流板13、导线70和第二集流板23均串联入U4和U3之间的电路，假电池、第一集流板13、导线70和第二集流板23本身具有的电阻会造成分压，导致U4-U3的电压数值失真，本实用新型增加了第一电路50和第二电路60，通过第一电路50和第二电路60测量两者之间的假电池和集流板的电压，如图1所示，电压值U5-U3代表第一集流板13、导线70、第二集流板23和其中的假电池的分压，电压值U4-U5代表设置在第二电路60和第二采样电路40之间的真电池的电压，显然，U4-U3＝(U4-U5)+(U5-U3)，本实用新型通过第一电路50和第二电路60测量两者之间的假电池和集流板的电压，将假电池和集流板的电压测量与真电池的电压测量分开，避免了在多个相互串联的电堆之间，集流板和导线对电压测量准确性的不利影响。

需要说明的是，本实用新型提出电堆电压采样装置的目的是为了检测真电池之间的电压，即为了检测U5和U4之间真电池的电压，因为在实际检测过程中(U4-U3)＜(U4-U5)，U5和U3之间的集流板和假电池等结构的电阻会导致U5和U4之间真电池电压检测的失真。

综上所述，本实用新型提供的电堆电压采样装置，通过设置第一采样电路30和第二采样电路40直接测量真电池电压，设置第一电路50和第二电路60测量两者之间的假电池和集流板的电压，通过这样的设置，将假电池和集流板的电压测量与真电池的电压测量分开，保证了对两个电堆中真电池电压测量的准确性，避免了两个电堆之间的集流板和导线的电阻对电堆电压采样装置的测量结果产生负面影响。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电堆电压采样装置，其特征在于，包括：

第一电堆(10)，所述第一电堆(10)包括第一真电池组(11)、第一假电池组(12)和第一集流板(13)；

第二电堆(20)，所述第二电堆(20)包括第二真电池组(21)、第二假电池组(22)和第二集流板(23)；其中，所述第一真电池组(11)、所述第一假电池组(12)、所述第一集流板(13)、所述第二集流板(23)、所述第二假电池组(22)和所述第二真电池组(21)依次通过导线串联连接，形成电堆串联电路；

第一采样电路(30)，所述第一采样电路(30)接入所述电堆串联电路，与所述第一真电池组(11)中的任意一个真电池并联连接，以采集并联的真电池的电压；

第二采样电路(40)，所述第二采样电路(40)接入所述电堆串联电路，与所述第二真电池组(21)中的任意一个真电池并联连接，以采集并联的真电池的电压；

第一电路(50)，所述第一电路(50)接入所述电堆串联电路，与所述第一假电池组(12)的电流输入端电连接，所述第一电路(50)与所述第一假电池组(12)中的任意一个假电池并联连接，以采集并联的假电池的电压；

第二电路(60)，所述第二电路(60)接入所述电堆串联电路，与所述第二假电池组(22)的电流输出端电连接，所述第二电路(60)与所述第二假电池组(22)中的任意一个假电池并联连接，以采集并联的假电池的电压。

2.根据权利要求1所述的电堆电压采样装置，其特征在于，所述第一电路(50)采用CVP单电池电压采集装置。

3.根据权利要求2所述的电堆电压采样装置，其特征在于，所述第二电路(60)采用CVP单电池电压采集装置。

4.根据权利要求3所述的电堆电压采样装置，其特征在于，所述第一采样电路(30)和所述第二采样电路(40)均采用CVP单电池电压采集装置。

5.根据权利要求1所述的电堆电压采样装置，其特征在于，所述第一采样电路(30)为多个，每一个所述第一采样电路(30)分别接入所述电堆串联电路，并分别与所述第一真电池组(11)中的一个真电池并联连接；所述第二采样电路(40)为多个，每一个所述第二采样电路(40)分别接入所述电堆串联电路，并分别与所述第二真电池组(21)中的一个真电池并联连接。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电堆电压采样装置，其特征在于，所述第一电路(50)和所述第二电路(60)均为多个，每一个所述第一电路(50)分别与一个所述第一假电池组(12)中的一个假电池并联连接；每一个所述第二电路(60)分别与一个所述第二假电池组(22)中的一个假电池并联连接。

7.根据权利要求1所述的电堆电压采样装置，其特征在于，所述第一假电池组(12)包含的假电池数量少于10个。

8.根据权利要求1所述的电堆电压采样装置，其特征在于，所述第二假电池组(22)包含的假电池数量少于10个。

9.根据权利要求1所述的电堆电压采样装置，其特征在于，所述第一电堆(10)和所述第二电堆(20)均为燃料电池电堆。

10.根据权利要求1所述的电堆电压采样装置，其特征在于，所述电堆电压采样装置还包括单片机，所述第一采样电路(30)、所述第二采样电路(40)、所述第一电路(50)和所述第二电路(60)分别与所述单片机电连接。

Images